深入浅出Docker 1-6章学习笔记

2023-11-18 20:13:58

docker深入浅出

docker概览

略

docker安装

启动Hyper-V和容器特性

开始菜单-设置-搜索并选择“启用或关闭windows功能”-勾选Hyper-V和容器

没有的话参考这个blog
去官网下载安装，结束以后重启
如果提示WSL2有问题，去这里下载更新
输入docker verison，如果有类似消息

Client:
 Cloud integration: v1.0.22
 Version:           20.10.12
 API version:       1.41
 Go version:        go1.16.12
 Git commit:        e91ed57
 Built:             Mon Dec 13 11:44:07 2021   
 OS/Arch:           windows/amd64
 Context:           default
 Experimental:      true

Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version:          20.10.12
  API version:      1.41 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.16.12
  Git commit:       459d0df
  Built:            Mon Dec 13 11:43:56 2021   
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.4.12
  GitCommit:        7b11cfaabd73bb80907dd23182b9347b4245eb5d
 runc:
  Version:          1.0.2
  GitCommit:        v1.0.2-0-g52b36a2
 docker-init:
  Version:          0.19.0
  GitCommit:        de40ad0

开始玩吧

ubuntu安装

sudo apt install docker.io

存储驱动

可以通过docker system info查看

...
 Storage Driver: overlay2
...

每个docker主机只能选择一种存储驱动
linux下修改/etc/docker/daemon.json，重启生效，不能在运行时修改，否则可能会找不到原有镜像和容器（改回原有驱动可恢复）
如果想要切换存储引擎后继续使用原有镜像和容器，可将镜像保存在docker格式，上传到仓库后，修改本地docker引擎并重启，然后拉取到本地
默认情况下device mapper使用loopback mounted sparse file作为底层实现，如果想提升docker在生产环境中的性能，需要修改为direct-lvm。该模式使用基于裸块设备（row block device）的LVM精简池来提升性能，具体太高深了，我不看

纵观docker

运维视角

docker有两个组件，客户端和docker daemon（服务端或引擎）

默认安装时client和daemon通过本地socket进行通信/var/run/docker.sock，windows则通过npipe:./pipe/docker_engine的管道进行通信
可以通过docker version查看client和server，运行docker version，显示如下：

Client:
 Version:           20.10.7
 API version:       1.41
 Go version:        go1.13.8
 Git commit:        20.10.7-0ubuntu5~20.04.2
 Built:             Mon Nov  1 00:34:17 2021
 OS/Arch:           linux/amd64
 Context:           default
 Experimental:      true

Server:
 Engine:
  Version:          20.10.7
  API version:      1.41 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.13.8
  Git commit:       20.10.7-0ubuntu5~20.04.2
  Built:            Fri Oct 22 00:45:53 2021
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.5.5-0ubuntu3~20.04.1
  GitCommit:        
 runc:
  Version:          1.0.1-0ubuntu2~20.04.1
  GitCommit:        
 docker-init:
  Version:          0.19.0
  GitCommit:

如果提示缺少server权限，执行sudo chmod 666 /var/run/docker.sock，后重新查看

建议把docker加入sudo用户组，参考这个

镜像

可以理解为包含OS文件系统和应用的对象，指未运行的容器，可以理解为代码中的class，使用docker image ls查看镜像。每个镜像有自己的唯一ID

参考demo拉取镜像并运行

容器

启动容器docker container run -it alpine /bin/sh

使用Ctrl+PQ挂起容器

使用docker container ls查看运行状态容器

使用docker container exec -选项容器名/ID shell名连接到容器
挂起容器时，可以使用docker container stop和docker container rm来停止并杀死容器

这两个指令的区别在于，stop发SIGTERM信号给容器并等待容器关闭，rm发送SIGKILL强制关闭

开发视角

实例参考配套资源

查看dockerfile cat Dockerfile

# Test web-app to use with Pluralsight courses and Docker Deep Dive book
# Linux x64
FROM alpine

LABEL maintainer="nigelpoulton@hotmail.com"

# Install Node and NPM
RUN apk add --update nodejs nodejs-npm

# Copy app to /src
COPY . /src

WORKDIR /src

# Install dependencies
RUN  npm install

EXPOSE 8080

ENTRYPOINT ["node", "./app.js"]

其中每一行都是构建镜像的命令，使用docker build -t test:latest .根据dockerfile构建镜像，必须在包含应用代码和Dockerfile的目录下执行这条命令，结果：

Sending build context to Docker daemon  10.24kB
Step 1/8 : FROM alpine
 ---> c059bfaa849c
Step 2/8 : LABEL maintainer="nigelpoulton@hotmail.com"
 ---> Running in 7a3f72be141c
Removing intermediate container 7a3f72be141c
 ---> 829496dc94f4
Step 3/8 : RUN apk add --update nodejs nodejs-npm
 ---> Running in 0fcb5c6173d8
fetch https://dl-cdn.alpinelinux.org/alpine/v3.15/main/x86_64/APKINDEX.tar.gz
fetch https://dl-cdn.alpinelinux.org/alpine/v3.15/community/x86_64/APKINDEX.tar.gz
ERROR: unable to select packages:
  nodejs-npm (no such package):
    required by: world[nodejs-npm]
The command '/bin/sh -c apk add --update nodejs nodejs-npm' returned a non-zero code: 1

却少包，这个问题在ubuntu上不好搞，把dockerfile里nodejs-npm改成npm，有警告但是可以编过。启动镜像

docker run -d \
 --name web1 \
 --publish 8080:8080 \
 test:latest`

ifconfig查看docker IP，浏览器输入IP：8080看到Hello Pluralsighters!!!

这就是应用构建到容器的过程

docker 引擎

这章不影响使用，只讲原理，可以跳过

简介

docker引擎主要有client、守护进程daemon、containerd以及runc

详解

整体架构:

client：docker命令
daemon：API和其他特性
containerd：容器supervisor，开启，停止等生命周期管理，不能push和pull
shim：启动无守护进程容器
runc：容易运行时，OCI规范的参考实现，轻量的对libcontainer进行封装的命令行交互工具
运行容器
K8s通过cri-containerd使用containerd

容器启动过程：
输入命令docker run --name ctr1 -it alpine:latest sh
client将命令转换为合适的API格式，发送给正确的API端点
daemon实现API，接受指令后指示containerd启动新容器，通过gPRC与containerd进行通信
containerd将docker镜像转换为OCI bundle（镜像），指示runc创建容器
runc与操作系统内核通信，基于必要工具创建容器，容器进程作为runc子进程启动，启动后runc退出，但是关联的containerd-shim进程会成为容器父进程，其职责为：

保持STDIN和STDOUT流开启，从而当daemon重启的时候，容器不会因为pipe关闭终止

将容器退出状态反馈给daemon

daemon的功能：镜像管理、镜像构建、REST API、身份验证、安全、核心网络与编排

docker 镜像

简介

可以理解为class，常见仓库为docker hub，镜像由多个层组成，每层叠加形成一个独立的对象。镜像内部是一个精简的操作系统，同时包含应用运行必须的文件和依赖包。

详解

镜像是一种build-time结构，容器是一种run-time结构

镜像和容器

通常用docker container run和docker service create从镜像启动一个或多个容器

容器启动后，而这就变成相互依赖的关系，在镜像上启动的容器全部停止前，镜像是无法删除的

镜像比较小

通常docker镜像只有一个精简的shell甚至没有shell，镜像不包含内核

容器可以共享宿主机内核

拉取镜像

linux本地镜像位于/var/lib/docker/overlay2，使用docker image pull 仓库:tag拉取镜像

镜像仓库

类似于git，默认为docker hub，不指定tag时默认拉取latest，latest不一定是最新的

从非官方账户拉取时docker image pull 账户/仓库:tag

从第三方镜像服务仓库拉取docker pull URL/账户/仓库:tag

一个镜像可以有多个不同的标签

过滤docker image ls内容

通过–filter参数来过滤，例如悬需镜像docker image ls --filter dangling=true

没有标签的镜像被称为悬虚镜像，当为新镜像打一个旧镜像已经使用过的标签时，标签会生效到新镜像，旧镜像成为悬虚镜像

可以通过docker image prune移除所有悬虚镜像，添加-a移除没有被容器使用的镜像

docker支持的过滤器：

dangling:true or false，仅返回悬虚或者非悬虚镜像
before：镜像名或ID，返回之前的所有镜像
since：同上，返回之后
label：根据label过滤，ls默认不现实label

其他的过滤方式可以使用reference

通过CLI方式搜索Docker Hub

docker search命令允许通过CLI的方式搜索Docker Hub，可以通过NAME进行匹配，例如docker search nigelpoulto
结果有点长我就不放了，可以使用--filter "is-official=true"过滤官方镜像。可以使用--limit指定行数，默认结果只有25行

镜像和分层

docker镜像由一些松耦合的只读镜像层组成，执行docker image pull ubuntu:latest的输出：

latest: Pulling from library/ubuntu
08c01a0ec47e: Pull complete 
Digest: sha256:669e010b58baf5beb2836b253c1fd5768333f0d1dbcb834f7c07a4dc93f474be
Status: Downloaded newer image for ubuntu:latest
docker.io/library/ubuntu:latest

Pull complate那行在结束前显示的为pull fs layer，还可以通过docker image inspect ubuntu:latest查看镜像分层

...
        "RootFS": {
            "Type": "layers",
            "Layers": [
                "sha256:36ffdceb4c77bf34325fb695e64ea447f688797f2f1e3af224c29593310578d2"
            ]
        },
...

所有docker镜像都起始于一个基础镜像层，例如基于Ubuntu16.04创建一个镜像，就是第一层，然后给镜像添加Python包，就是第二层，继续添加一个安全补丁，就会创建第三层。更新底层添加的文件也需要创建新的层。

共享镜像层

如果存在本地文件，在拉取镜像时有的layer会提示Alread exists，docker通过这种方式实现共享镜像层

根据摘要拉取镜像

由于标签可变，还可能多个镜像打同一个标签，可以通过镜像摘要（Image Digest）区分。

每个镜像都有一个基于内容的散列值，这里用摘要代指这个值，通过docker image ls --digests alpine查看

目前只支持拉取到本地后查看摘要，然后执行docker image pull apline@sha256:散列值拉取制定镜像

镜像散列值

镜像是一系列松耦合的独立层的集合，镜像的唯一标识是一个加密ID，每个镜像层也有一个加密ID区分。由于拉取过程中需要压缩，会改变内容和散列值，相应地docker hub会提供一个分发散列值，这是一个压缩版镜像的散列值，用于校验

多架构的镜像

即一个镜像标签之下可以支持多个平台和架构。为了实现这个特性，镜像仓库API支持两种重要的结构：Manifest列表和Manifest

Manifest列表指某个镜像标签支持的架构列表，支持的每种架构都有自己的Mainfest定义

假设要在Raspberry Pi（基于ARM架构的Linux）上运行Docker，拉取镜像时，Docker client会调用Docker Hub镜像仓库的API完成拉取，如果镜像有Manifest列表，并且存有Linux on ARM这一项，则Dcoker Client就会找到ARM架构对应的Manifest并解析出组成该镜像的镜像层加密ID，然后从Docker Hub二进制存储中拉取每个镜像层

所有官方镜像都支持Manifest列表

删除镜像

docker image rm ID，只能删除没有运行状态容器的镜像

docker image rm $(docker image ls -q) -f删除全部镜像

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